城市錯(cuò)位交叉口交通改善措施研究
——以贛州河套老城區(qū)為例

楊永紅，劉 寧

（贛州市天成市政規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司，江西 贛州 341001）

0 引言

隨著城市化進(jìn)程的深入，居民出行機(jī)動(dòng)化水平飛速提升，以道路擁堵為代表的交通問(wèn)題一直是民生關(guān)注的問(wèn)題、城市治理的重點(diǎn)。就城市道路系統(tǒng)而言，道路交叉口是道路網(wǎng)中重要的轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)，也是道路網(wǎng)中潛在的通行瓶頸。在提高單個(gè)交叉口通行能力、改善交叉口擁堵溢出方面，國(guó)內(nèi)有較為豐富的理論研究成果和實(shí)踐改造經(jīng)驗(yàn)。然而，國(guó)內(nèi)城市中仍存在相當(dāng)規(guī)模的錯(cuò)位交叉口，由于間距較近極易造成排隊(duì)擁堵，甚至導(dǎo)致交叉口阻塞死鎖。本研究試圖通過(guò)對(duì)錯(cuò)位交叉口運(yùn)行特點(diǎn)與改善難點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，針對(duì)性地提出錯(cuò)位交叉口優(yōu)化改善策略，降低錯(cuò)位交叉口對(duì)路網(wǎng)通行效能的負(fù)面影響，同時(shí)通過(guò)實(shí)例進(jìn)一步驗(yàn)證改善措施的可行性和改善效果的有效性。

1 錯(cuò)位交叉口概述

1.1 錯(cuò)位交叉口組成形式

《城市道路交叉口設(shè)計(jì)規(guī)程》（CJJ152—2010）中將平面交叉口按幾何形狀分為十字形交叉口、T形交叉口、Y形交叉口、X形交叉口、多叉形交叉口、錯(cuò)位交叉口和環(huán)形交叉口。其中，十字形交叉口與T形交叉口是最主要也是最常見(jiàn)的平交口形式。錯(cuò)位交叉口，顧名思義，是連接交叉口的叉路的道路中心線發(fā)生錯(cuò)位，無(wú)法與相向叉路重合或落于相向叉路道路紅線范圍內(nèi)，從而出現(xiàn)兩個(gè)或多個(gè)緊密相連卻又不能簡(jiǎn)單歸并的特殊平面交叉口。

根據(jù)已有的相關(guān)研究[1-6]，錯(cuò)位交叉口被描述為：一般位于城市主干道上，由兩個(gè)距離較小的T形交叉口和主干道組成，2個(gè)T形交叉口間距在100～500m之間，干道交通量大，且雙向交通量基本均衡。盡管其中李建紅的研究將錯(cuò)位交叉口的表現(xiàn)形式進(jìn)行拓展，包含部分近距離交叉口或畸形交叉口，但本研究認(rèn)為錯(cuò)位交叉口組成形式特指兩個(gè)或多個(gè)T形交叉口的同軸近距離排布，形成錯(cuò)位叉路，如圖1所示。

圖1 錯(cuò)位交叉口組成形式

《城市道路交叉口設(shè)計(jì)規(guī)程》（CJJ152—2010）中規(guī)定各類交叉口最小間距應(yīng)滿足轉(zhuǎn)向車流變換車道所需最短長(zhǎng)度、滿足紅燈期車流最大排隊(duì)長(zhǎng)度，以及進(jìn)口道總長(zhǎng)度的要求，且不宜小于150m?！冻鞘芯C合交通體系規(guī)劃標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T51328—2018）道路網(wǎng)絡(luò)布局應(yīng)體現(xiàn)密路網(wǎng)的理念，對(duì)于居住區(qū)街區(qū)尺度推薦值不大于300m，中心區(qū)介于100～200m之間。綜合以上交叉口間距規(guī)定，本研究認(rèn)為，錯(cuò)位T形交叉口間距應(yīng)在300m之內(nèi)，大于300m間距的錯(cuò)位交叉口可分離為若干個(gè)獨(dú)立交叉口進(jìn)行分析。

1.2 錯(cuò)位交叉口運(yùn)行特點(diǎn)

根據(jù)錯(cuò)位叉路的轉(zhuǎn)向聯(lián)系，圖1（a）所示的機(jī)動(dòng)車與非機(jī)動(dòng)車行駛路徑將通過(guò)先右轉(zhuǎn)再左轉(zhuǎn)完成等效的“錯(cuò)位直行”。同理，圖1（b）“錯(cuò)位直行”將經(jīng)歷左轉(zhuǎn)再右轉(zhuǎn)的路徑，圖1（c）則復(fù)合前兩者的路徑。由此可見(jiàn)，“錯(cuò)位直行”的路徑需求導(dǎo)致交通流通過(guò)交叉口距離與時(shí)間增加，同時(shí)對(duì)相交道路的交通流造成相當(dāng)程度的干擾與影響。尤其是機(jī)動(dòng)車需要在錯(cuò)位交叉口間距內(nèi)進(jìn)行車道轉(zhuǎn)換，從而產(chǎn)生交織情況，導(dǎo)致交通流速度降低、延誤增加、停車次數(shù)升高、安全性降低等問(wèn)題。吳煉等[5]的研究通過(guò)圖示方式詳細(xì)闡述了錯(cuò)位交叉口交錯(cuò)點(diǎn)分布情況。其中，沖突點(diǎn)主要發(fā)生在交叉口內(nèi)部，而路段中則主要包含合流點(diǎn)與分流點(diǎn)，如圖2所示。交叉口影響最大的沖突點(diǎn)可通過(guò)信號(hào)燈不同時(shí)間下的通行權(quán)分配進(jìn)行消除，合流點(diǎn)與分流點(diǎn)則距離較近形成交織區(qū)影響路段上通行情況，交織區(qū)越短，通行影響越大。因此，設(shè)計(jì)規(guī)程中建議的最小間距150m正是將交織納入考慮的結(jié)果。

圖2 錯(cuò)位交叉口交錯(cuò)點(diǎn)分布示意圖[5]

同樣，以圖1（a）所示的右錯(cuò)位交叉口為例，交織區(qū)運(yùn)行情況如圖3所示?！板e(cuò)位直行”車輛首先通過(guò)左側(cè)交叉口右轉(zhuǎn)進(jìn)入橫向道路，根據(jù)車道施劃情況進(jìn)行車道轉(zhuǎn)換，從而進(jìn)入右側(cè)交叉口的左轉(zhuǎn)車道。陳林圻等的研究中指出，當(dāng)車輛轉(zhuǎn)入橫向道路后，在行駛至下一個(gè)交叉口之前需要經(jīng)過(guò)等待可插入間隙段、判斷形勢(shì)采取措施段、變換車道段、減速停車或排隊(duì)等候段4個(gè)過(guò)程。為便于分析，將該模型進(jìn)行部分簡(jiǎn)化。由于錯(cuò)位交叉口交織區(qū)較短，按照規(guī)定，行駛軌跡應(yīng)重復(fù)兩次車道變換，路段上反復(fù)出現(xiàn)合流、分流情形。若橫向道路處于紅燈期間車流排隊(duì)現(xiàn)象，連續(xù)兩次車道變換將變得極為困難，從而影響上游后續(xù)車流的正常通行。然而，實(shí)際生活中，車流為避免無(wú)法變換車道的情況，會(huì)出現(xiàn)直接變右轉(zhuǎn)至左轉(zhuǎn)車道的行駛軌跡（右轉(zhuǎn)通常不設(shè)專用信號(hào)燈）。但這種駕駛行為不僅不規(guī)范，更在交叉口以較大角度相互交叉形成一系列新的沖突點(diǎn)，極大影響交通安全與通行效率。

圖3 錯(cuò)位交叉口交織運(yùn)行示意圖

1.3 錯(cuò)位交叉口改善難點(diǎn)

（1）《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》（CJJ37—2012）與《城市道路交叉口設(shè)計(jì)規(guī)程》（CJJ152—2010）等均明確指出，已有的錯(cuò)位交叉口、畸形交叉口應(yīng)加強(qiáng)交通組織與管理，并應(yīng)加以改造?？梢?jiàn)，錯(cuò)位交叉口因其特殊的運(yùn)行特點(diǎn)，極易成為道路運(yùn)行的堵點(diǎn)、通行效率的瓶頸。然而，錯(cuò)位交叉口的形成通常受諸多歷史因素影響，主要包括開(kāi)發(fā)時(shí)序先后、土地權(quán)屬劃分、用地布局形成、規(guī)劃介入滯后、建設(shè)審批缺漏等。所以，錯(cuò)位交叉口通常出現(xiàn)在老城區(qū)。所處區(qū)位導(dǎo)致錯(cuò)位交叉口進(jìn)行工程改造的余地極為有限，實(shí)施難度較大。

（2）錯(cuò)位交叉口的交通組織較為復(fù)雜。上節(jié)所分析的短距離交織問(wèn)題將是錯(cuò)位交叉口改善的重難點(diǎn)。同時(shí)，交織沖突與排隊(duì)溢出相疊加，直接影響后續(xù)到達(dá)車流，導(dǎo)致交叉口擁堵甚至引發(fā)死鎖現(xiàn)象。

（3）最后也是極其重要的，交叉口均是以機(jī)動(dòng)車作為主要改善對(duì)象進(jìn)行的，從而忽略了非機(jī)動(dòng)車和行人過(guò)街的安全與需求。行人穿越機(jī)動(dòng)車、非機(jī)動(dòng)車流，反而互相妨礙了雙方的正常通行。故錯(cuò)位交叉口的改善，關(guān)鍵在于合理組織機(jī)動(dòng)車和行人在交叉口內(nèi)的運(yùn)行流線，實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車和行人在空間和時(shí)間上的有效分離。

2 改善優(yōu)化對(duì)策

2.1 交叉口工程改造

在錯(cuò)位交叉口改善優(yōu)化策略中，土建工程改造是最直接有效的。其主要分為交叉口合并改造與主線連接立交改造。右錯(cuò)位交叉口工程改造如圖4所示。

圖4 錯(cuò)位交叉口工程改造示意圖

工程改造可有效解決交織沖突的問(wèn)題，交叉口合并改造將錯(cuò)位叉路改線合并改造成最廣泛使用的十字形交叉口，形式簡(jiǎn)單、組織方便。主線連接立交改造是直接通過(guò)立交形式將“錯(cuò)位直行”車流分離出地面交叉口，地面則可簡(jiǎn)化為右進(jìn)右出組織。此改善對(duì)策主要適用于錯(cuò)位交叉口關(guān)聯(lián)道路功能等級(jí)高或“錯(cuò)位直行”流量大的情況，同時(shí)交叉口周邊有可利用空間或有可改造計(jì)劃。但正如上節(jié)所指出的，工程改造盡管改造效果徹底，但涉及周邊土地拆遷安置、道路和市政管道改線，以及土地的再開(kāi)發(fā)利用，財(cái)政支出耗費(fèi)高，工程周期長(zhǎng)，施工期間影響大?？傮w而言，實(shí)施難度高。

2.2 交叉口組織改善

錯(cuò)位交叉口組織改善主要通過(guò)簡(jiǎn)化交叉口流線、減少?zèng)_突點(diǎn)形成?？紤]到左轉(zhuǎn)對(duì)直行車流的影響，改善對(duì)策可通過(guò)左轉(zhuǎn)遠(yuǎn)引調(diào)頭組織來(lái)降低左轉(zhuǎn)帶來(lái)的延誤。

對(duì)錯(cuò)位交叉口的錯(cuò)位叉路實(shí)施左轉(zhuǎn)禁行策略，采用如圖5所示的交通組織方案：左轉(zhuǎn)交通量引流轉(zhuǎn)化為右轉(zhuǎn)交通并通過(guò)下一交叉口處（如右錯(cuò)位交叉口）或合適路段處（如左錯(cuò)位交叉口）進(jìn)行調(diào)頭，從而實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)的目的。原本錯(cuò)位交叉口三相位的信號(hào)控制，均可通過(guò)兩相位實(shí)現(xiàn)機(jī)動(dòng)車各個(gè)方向車流的空間分離，從而消除沖突點(diǎn)，減少相互干擾，減少相位縮短信號(hào)周期，提高錯(cuò)位交叉口通行效率。

圖5 錯(cuò)位交叉口左轉(zhuǎn)遠(yuǎn)引調(diào)頭組織示意圖

此改善對(duì)策主要適用于錯(cuò)位交叉口中錯(cuò)位叉路左轉(zhuǎn)交通量較小的情況，交叉口改造成本較低，實(shí)施難度較低。即使現(xiàn)狀左轉(zhuǎn)流量低，但當(dāng)左轉(zhuǎn)流量可預(yù)見(jiàn)增長(zhǎng)超過(guò)調(diào)頭車道通行能力，車輛排隊(duì)溢出仍將造成交叉口擁堵乃至死鎖。

2.3 交叉口信控優(yōu)化

錯(cuò)位交叉口信控優(yōu)化是改造成本最低、影響程度最小、實(shí)施難度最低的改善優(yōu)化對(duì)策。在不改變?nèi)魏谓徊婵诳臻g條件的基礎(chǔ)上，僅通過(guò)交通時(shí)空特性的分析，采用針對(duì)性的信號(hào)控制調(diào)整。

由于錯(cuò)位交叉口中T形交叉口間距較近[9]，作為若干個(gè)交叉口進(jìn)行信號(hào)控制，利用線性控制（綠波帶）思路，均衡錯(cuò)位交叉口各個(gè)方向上的通行效率。

根據(jù)錯(cuò)位交叉口幾何尺寸和交通流量流向數(shù)據(jù)，結(jié)合信號(hào)協(xié)調(diào)控制，通過(guò)計(jì)算確定該錯(cuò)位交叉口的信號(hào)協(xié)調(diào)控制方案，包含相位劃分、公共信號(hào)周期、綠信比、綠波帶寬和相位差，從而改善錯(cuò)位交叉口通行情況，降低延誤[7]。圖6為錯(cuò)位交叉口信號(hào)協(xié)調(diào)控制相位劃分示意圖。

圖6 錯(cuò)位交叉口信號(hào)協(xié)調(diào)控制相位劃分示意圖

2.4 交叉口渠化設(shè)計(jì)

基于錯(cuò)位交叉口運(yùn)行特點(diǎn)的分析，交織沖突嚴(yán)重影響主線的通行能力，導(dǎo)致主線車流的運(yùn)行速度降低、延誤增加、停車次數(shù)升高、交通安全性降低[8]。上述的組織改善與信控優(yōu)化主要著眼于通行效率的提升和車均延誤的下降，并未考慮交織沖突的解決。而錯(cuò)位交叉口渠化設(shè)計(jì)重點(diǎn)考慮優(yōu)化路段運(yùn)行情況，降低與主線車流沖突，減少交織范圍，提高運(yùn)行速度。

如圖7所示右錯(cuò)位交叉口，采用左轉(zhuǎn)右置的渠化設(shè)計(jì)重新改變路段的車道功能劃分，能有效減少“錯(cuò)位直行”車流的車道變換，將沖突點(diǎn)變?yōu)榕c主線車流的合流點(diǎn)，從而大幅度降低交織沖突。

圖7 錯(cuò)位交叉口左轉(zhuǎn)右置渠化示意圖

此改善對(duì)策適用于錯(cuò)位交叉口改造空間有限的情況。其本質(zhì)上并未對(duì)錯(cuò)位交叉口的幾何尺寸進(jìn)行過(guò)多改動(dòng)，而是通過(guò)標(biāo)志標(biāo)線的施劃調(diào)整和車道功能的重新劃分解決交織沖突問(wèn)題。改造成本低、影響程度小、實(shí)施條件易，可配合其他改善優(yōu)化對(duì)策綜合使用，具有較為廣泛的現(xiàn)實(shí)推廣意義。

3 改善實(shí)例

3.1 背景概況

本研究選取贛州市河套老城區(qū)紅旗大道沿線作為改善實(shí)例分析。紅旗大道功能定位為交通性主干路，同時(shí)也承擔(dān)著老城區(qū)城市發(fā)展主軸的功能。其運(yùn)行質(zhì)量直接關(guān)系到老城區(qū)干線道路交通能否實(shí)現(xiàn)通暢運(yùn)行。優(yōu)化改善該交叉口的交通組織對(duì)改善贛州河套老城區(qū)的交通狀況有著十分積極的作用。次干路健康路-黃屋坪路、東橋路-張家圍路位于文清路-東陽(yáng)山路、八一四大道兩條主干路之間。由于主干路間距較大，約1.8km，四條次干路實(shí)際承擔(dān)大量老城區(qū)中部區(qū)域南北向交通聯(lián)系。如圖8所示，健康路-黃屋坪路與紅旗大道形成左錯(cuò)位交叉口，東橋路-張家圍路與紅旗大道形成右錯(cuò)位交叉口。健康路與黃屋坪路交叉口相距約133m，東橋路與張家圍路相距約190m。

圖8 紅旗大道沿線錯(cuò)位交叉口區(qū)位示意圖

目前紅旗大道沿線錯(cuò)位交叉口均采用三相位控制，周期為90s。同時(shí)，紅旗大道東向西方向設(shè)置單向“綠波”，系統(tǒng)綠波帶速為45km/h。為便于分析，錯(cuò)位交叉口拓?fù)潢P(guān)系與車道分布簡(jiǎn)化圖如圖9所示。

圖9 紅旗大道沿線錯(cuò)位交叉口分析簡(jiǎn)圖

3.2 改善方案

由于紅旗大道沿線所處已建成預(yù)期，錯(cuò)位交叉口改善盡可能避免交叉口工程改造，減少拆遷帶來(lái)的成本上升。同時(shí)應(yīng)減少錯(cuò)位交叉口二次轉(zhuǎn)向帶來(lái)沖突，優(yōu)化交叉口渠化設(shè)置；提高錯(cuò)位交叉口通行效率，優(yōu)化交叉口信號(hào)控制。故采用錯(cuò)位交叉口渠化設(shè)計(jì)與信號(hào)協(xié)調(diào)控制綜合改善方案。

具體為東橋路-張家圍路渠化采用左轉(zhuǎn)右置，健康路-黃屋坪路調(diào)整進(jìn)口道公交專用道，均保留路側(cè)式公交專用道，同時(shí)對(duì)進(jìn)口道與出口道進(jìn)行車道數(shù)量匹配，如圖10所示。渠化調(diào)整后，將減少紅旗大道路段轉(zhuǎn)向車輛變換車道的次數(shù)，不僅可提高運(yùn)行速度，還可減少車輛停車次數(shù)、降低延誤，有利于行車安全。優(yōu)化交叉口信號(hào)配時(shí)，紅旗大道沿線錯(cuò)位交叉口采用續(xù)進(jìn)式協(xié)調(diào)控制，主線完善為雙向綠波。另外，基于對(duì)慢行交通，尤其是行人過(guò)街的考慮，錯(cuò)位交叉口右轉(zhuǎn)車流進(jìn)行信號(hào)控制，參考圖6所示的信號(hào)相位劃分，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)非人的時(shí)間分離，消除相互沖突，減少相互干擾。

圖10 紅旗大道沿線錯(cuò)位交叉口渠化設(shè)計(jì)改善示意圖

對(duì)紅旗大道沿線錯(cuò)位交叉口信號(hào)控制方案進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)首先保證紅旗大道主線綠波帶寬度，在此條件下最大限度地提高錯(cuò)位交叉口南北向的綠波帶寬。結(jié)合信號(hào)協(xié)調(diào)控制模型，通過(guò)計(jì)算確定錯(cuò)位交叉口的信號(hào)協(xié)調(diào)控制方案，紅旗大道交叉口公共信號(hào)周期長(zhǎng)度為90s，健康路-黃屋坪路信號(hào)相位差為18s，東橋路-張家圍路信號(hào)相位差為23s，東西向綠波帶寬為40s，南北向綠波帶寬為16s。

3.3 仿真分析

為比較分析錯(cuò)位交叉口進(jìn)行渠化設(shè)計(jì)和信號(hào)協(xié)調(diào)控制后的改善效果，尋求有利于提高該交叉口服務(wù)水平的改善方案，本研究借助PTVVISSIM仿真軟件對(duì)紅旗大道沿線錯(cuò)位交叉口建立了仿真模型，如圖11所示。

圖11 錯(cuò)位交叉口仿真模型示意圖

基于以上模型對(duì)紅旗大道沿線錯(cuò)位交叉口進(jìn)行仿真模擬，可以得到該錯(cuò)位交叉口采取綜合改善前后各個(gè)方向的平均延誤，如表1、表2所示。從仿真結(jié)果可以看出，采取信號(hào)聯(lián)動(dòng)控制可以明顯改善錯(cuò)位交叉口中四條錯(cuò)位道路的交叉口延誤水平，而渠化設(shè)計(jì)對(duì)減少干線道路上的交叉口延誤也較有成效。

表1 健康路-黃屋坪路錯(cuò)位交叉口車均延誤對(duì)比 單位：s

表2 東橋路-張家圍路錯(cuò)位交叉口車均延誤對(duì)比 單位：s

4 結(jié) 語(yǔ)

本研究從城市錯(cuò)位交叉口運(yùn)行特點(diǎn)與改善難點(diǎn)為切入點(diǎn)，針對(duì)性地提出錯(cuò)位交叉口四大有所側(cè)重的優(yōu)化改善策略，降低錯(cuò)位交叉口對(duì)路網(wǎng)通行效能的負(fù)面影響。以贛州市河套老城區(qū)紅旗大道沿線錯(cuò)位交叉口為例，根據(jù)交叉口的交通運(yùn)行特征和道路交通條件，制定了相應(yīng)的渠化設(shè)計(jì)和信號(hào)控制策略，并通過(guò)VISSIM仿真軟件對(duì)方案進(jìn)行仿真評(píng)價(jià)。最后分析可知，進(jìn)行綜合改善措施，能有效緩解交叉口交通流的延誤，有利于東西向交通和南北向交通均衡地通過(guò)交叉口地區(qū)。